2.2 “新四化”融合发展的理论基础
2.2.1 系统论
系统论的基本思想是将研究对象看作一个系统，研究各要素在系统环境下相互关系和变动的规律，是研究系统一般规律和性质的理论。系统论认为系统一般都具有整体性与结构性、层次性与关联性、动态平衡与时序性的基本特征。系统论的核心思想是整体性，即任何系统都是按照一定的层次和结构组成的统一整体，系统整体的性质是各个孤立部分所不具备的，功能大于各个部分之和。
系统的结构性特征是指任何一个系统无论大小都有自己的结构，合理的结构能够推动系统向积极、有序的方向发展，不合理的结构则会使系统朝消极、无序的方向发展。系统论的层次性是指任何一个系统有其层次，如从低级到高级、从具体到抽象、从简单到复杂等。系统的动态平衡型是指任何系统都是处于不断的发展运动中，都有产生、发展、消亡的过程，它的平衡具有相对性和阶段性。
“新四化”同步发展理念就是系统论在实践应用的重要体现，新型城镇化、工业化、信息化以及农业现代化是我国社会发展中的各个子系统，它们相互联系、相互作用、相互影响，是一个有机整体。另外，“新四化”同步发展理念也体现了社会发展系统中内在要素的关联性和层次性，强调了各子系统发展的协调性。
2.2.2 循环累积因果论
著名经济学家缪尔达尔、卡尔多等（1957）根据系统论观点，延伸出循环累积因果关系论。他们认为一个动态经济系统各子系统之间存在循环累积效应，当某子系统发生初始变化时，会引起其他系统也发生变化，从而反过来又会加强原来系统的变化时，导致经济系统按照初始变化的方向继续发展下去，形成因果循环累积的趋势。本书所研究的“新四化”存在循环累积因果关系，当某子系统因为某种因素刺激其发展，会打破原有的结构和平衡，引起其他“三化”的变化，而这种变化反过来又会加强该子系统的发展。
根据系统论和循环累积因果关系论的观点，“新四化”作为一个有机整体，具有一定的结构性和层次性，各个子系统具有关联性。而且，某子系统的发展会影响其他子系统的发展，但这种影响具有滞后性，原有平衡被打破，系统的融合度降低，但随着其他子系统发展跟进，系统融合度会逐渐增强，达到新的较高平衡。也就是说，系统在发展过程中，其融合度是处于不断“下降—上升—下降”的波动中，但其发展水平不断上升。因此，“新四化”各子系统处于动态发展中。
2.2.3 耗散结构理论
耗散结构理论是一种关于非平衡系统的自组织理论，是指用热力学和统计物理学的方法，研究耗散结构形成的条件、机理和规律的理论。这一理论于1969年由比利时统计物理学家普里戈金（llya Prigogine）在一次“理论物理学和生物学”的国际会议上首次提出。
耗散结构理论提出了一个既适用于自然科学，又适用于经济社会科学的开放系统，只要它是一个远离平衡态的开放系统，当外界条件发生变化时，系统内部便会与外界交换物质和能量，直至系统内某个参量达到一定阈值时，这种非平衡状态可能引起质变，从而可能从原来的无序状态发展为一种时间、空间或功能上的有序状态。但是，耗散结构理论有一定的应用条件：其一，这个系统是开放的，因为要进行物质和能量的传递；其二，这个系统是远离平衡态的，如此系统与外界作用后才会把这些要素从远离平衡态的非线性区逐步推向平衡区；其三，系统内部要素之间的作用是非线性的，不满足叠加原理，如此才会产生新的东西；其四，存在涨落，对于一个远离平衡态的系统，通过外界作用，整个系统总会瞬间偏离平均效应，产生多种可能结果，这种瞬间的涨落和扰动造成的偶然性在平衡态或近平衡态会破坏有序结构，但在非平衡态可能使系统由无序走向有序。
耗散结构理论作为一种分析远离平衡态的开放系统工具，它的提出开始促使科学家们对自然界、生物界中复杂系统问题的探索，同时这种理论也被广泛应用于工程、医学、管理、经济等领域。
2.2.4 协同理论
协同理论创始于20世纪70年代，最早由德国物理学家哈肯（Hermann Haken）提出，通过几年的发展，至1977年，哈肯在《协同理论导论》一书中建立了协同理论的理论框架，标志着这门学科的诞生。同耗散结构理论一样，协同理论也属于非平衡系统理论之一，但它以耗散结构理论为基础，强调完全不同的复杂大系统在远离平衡时各子系统的协同行为，研究总系统由无序到有序又从有序到混沌的共同规律。
1981年，哈肯发现完全不同学科、不同系统的这种协同行为极其相似，无关于子系统的特性，由此在《协同学》一书阐明，协同理论不仅适用于物理学科，同样适用于生物、化学、社会与管理等学科，从更一般的角度探讨了系统的变化过程与原理，使之成为一门广泛应用于自然科学和社会科学领域的综合性学科。任何一个系统都由多个子系统组成，当各子系统之间相互作用较大而独立性较小时，整个系统就会表现出一种稳定的结构特征，则为有序；当各子系统之间相互作用较小，而独立性占主导地位时，整个系统就会“杂乱无章”，则为无序。因此，系统表现出无序性，往往是因为各子系统相互竞争而未有效合作的结果。如果用序参量来描述系统达到这种宏观有序的程度，系统最后形成的状态则取决于序参量之间的合作与竞争。一般来说，系统在不平衡状态一般都有几种系统结构的可能，若序参量竞争，则表现出某种占主导地位序参量所决定的状态，而合作又会形成另一种宏观结构。由此，整个无序与有序相互转变的过程都是在外界客观作用下自组织的过程，这一思路适用于众多领域，“协同学”的称呼由此而来。
协同是系统相关性与整体性的内在体现。系统协同发展是指系统内部以及各系统之间相互协调、相互促进、相互合作的集体行为。既涉及每个子系统的发展，也关系子系统之间的整体、综合发展，是各子系统之间相互关联与作用的动态反映。而协同理论中的“协同效应”，是指复杂的大系统中每个子系统相互作用而产生的集体效应，是一种由协同作用而形成的作用力。任何千差万别的系统都存在这种协同作用，而且这种协同作用能使系统达到某种临界状态时发挥出协同效应，使系统形成稳定结构，从无序走向有序，从有序走向混沌。因此，这种理论也适用于研究“四化”同步发展问题。
2.2.5 圈层结构理论
圈层结构理论最早由德国农业经济学家冯·杜能（Johann Heinrich von Thünen）于19世纪20年代提出。他通过一系列假定将经济发展抽象化来探讨发展的区位地租，最后得出城市腹地农作区围绕城市中心呈向心环分布的结论。虽然其研究具有一定的局限性，但其研究方法和思想被之后很多学者借鉴，并不断发展完善。1925年，美国芝加哥大学社会学教授E.W.伯杰斯指出，城市地域空间结构的理想模式是按同心圆法则自中心城市向边缘地区有序配置的模式，其呈现出有序的圈层结构。1950年以后，日本学者狄更生和木内信藏也提出了近似的城市地区分异三地说，之后，又有许多学者围绕圈层结构理论进行了大量研究，并延伸、拓展形成了中心地理论、大城市圈构造论、核心边缘论、梯度推移理论等著名理论，为区域的空间结构发展奠定了坚实的理论基础。
圈层结构理论认为，城市作为区域发展的中心区，与周围城市有着密切联系，城市对区域的作用受城市空间作用“距离衰减”规律的制约，使得中心城市对周边地区的推动作用与空间距离成反比，这必然导致区域的发展呈现出以中心区为核心的集聚和向外扩散的圈层状的空间分布结构，伴随着的各种社会生活方式也呈现出类似的发展规律。
2.2.6 增长极理论
增长极理论最早产生于20世纪50年代初，由法国经济学家佩鲁（Francois Perroux）提出，后来由法国的布代维尔（J. B. Boudeville, 1966）、美国的弗里德曼（John. Frishman, 1966）、瑞典的缪尔达尔（Gunnar Myrdal, 1957）和美国的赫希曼（A. O. Hischman, 1957）等经济学家不断完善和发展。
佩鲁增长极理论的核心是，在区域经济增长中，一些主导部门、有优势的企业或行业先在一定区域聚集，通过规模效应以较快速度发展形成发展极，然后通过不同渠道对邻近区域产生强大的辐射作用，从而带动周边地区的发展。增长极在区域增长的过程中主要有极化效应（回流效应）和扩散效应（涓滴效应）两种作用机制，这两种作用机制的综合影响则成为溢出效应。在区域发展的不同阶段，这两种效应所占的主导地区也不同，一般来讲，在发展的初期，极化效应强于扩散效应，净溢出效应为负值，增长极地区产生规模经济效益，同时整合区域各类资源要素快速发展，有利于增长极地区的发展；当区域发展到一定阶段，增长极为避免过度集聚不经济，相对落后区也在不断寻找发展机会，从而引起扩散效应逐渐增强并占主导地区，净溢出效应为正值，有利于相对落后地区的发展。
2.2.7 层级增长极网络理论
层级增长极网络就是指由处于不同层级的增长极组成的一个关系密切的、内在有机联系的开放型网络（从增长极的规模和发展梯度的角度来看，会呈现出不同的等级层次性，见图2-2）（张建军，2006）。该理论认为在区域开发过程中，由于区域内各增长极的经济发展水平、科技创新能力、文化、资源、环境、地理位置、交通及通信条件等资源条件和禀赋各不相同，由此形成的核心竞争力不同，导致其在区域发展中所发挥的功能和作用也不同。从推动整个区域发展的角度来看，各个增长极处于不同的地位和层级，并且它们（我们把它们简单分为核心增长极、次核心增长极、边缘增长极）之间组成一个内在有机联系的开放型网络。
图2-2 层级增长极网络拓扑结构
层极增长极网络理论以获得聚集经济和规模经济效应为目标，以在实现生产与人口极化式分布的基础上合理布局生产与人口，充分发挥各层级增长极的比较优势，调动各地区的积极性，促进整个区域经济增长为基本出发点，以追求西部区域、经济、社会全面发展为目标，以区域倾斜政策与产业倾斜政策相结合和区域补偿政策与区域扶持政策相结合为基本原则，以城市化为途径，吸纳了广义梯度推移理论中多梯度不平衡发展有利于扩散和聚集经济的理念，旨在克服区域经济空间格局不经济和受自然地理环境制约的弊端，在选准发展区位的前提下，构建层级增长极网络，明确各层级增长极之间的产业分工、发展方向和规模，促进区域内产业结构的有机耦合和升级，形成区域产业特色，实现优势互补。同时，建立核心增长极的区际经济传递机制，可以促进区域内要素的合理流动和区际产业科学、合理地转移，在实现生产与人口极化式分布的基础上，充分发挥层级增长极网络的极化效应和扩散效应，带动西部地区全面发展。
2.2.8 复杂网络理论
复杂网络理论是研究复杂性系统的重要理论之一，它主要通过网络的形式模拟复杂性系统，抽象网络中的对象作为节点，将对象间的某种关系作为网络的边，进而通过分析网络的整体或部分的统计特性得到复杂系统的性质。在复杂网络理论的发展过程中，出现了三种经典网络模型，分别是ER随机模型、WS小世界模型和BA无标度模型。“新四化”作为一个复杂的系统，它有众多的子系统参与，子系统与子系统之间形成了非常复杂的网络，这非常适合利用复杂网络理论进行研究，通过对网络性质的研究得到“新四化”之间的规律。
2.2.8.1 随机网络
随机网络ER模型有两种描述方式。第一种描述方式：给定网络节点总数N，网络中任意两个节点以概率P连线，生成的网络全体记为G（N，P），构成一个概率空间。由于网络中连线数目是一个随机变量X，取值可以从0到N（N-1）/2，有M条连线的网络数目为
，其中一个特定网络出现的概率为P（GM）=PM（1-P）［N（N-1）/2］-M。因此，可生成的不同网络总数为2N（N-1）/2，它们服从二项分布。网络中平均连线数目为pN（N-1）/2。第二种描述方式：给定网络节点总数N和连线总数M，这些边线是从总共N（N-1）/2条可能的连线中随机选取的，生成的网络全体记为G（N，M），构成一个概率空间。这样可生成的不同网络的总数为
，它们出现的概率相同，服从均匀分布。网络中两个节点连线的概率为P=2M/［N（N-1）］。
设LER是ER随机图的平均路径长度，对于ER随机图中随机选取的一个点，网络中大约有〈k〉LER个其他的点与该节点之间的距离等于或非常接近于LER。因而N∝〈k〉LER，即LER∝lnN/ln〈k〉，其体现了小世界特征。ER随机图中两个节点之间无论是否有共同的邻居节点，其连接概率均为p。因此，ER随机图的聚集系数为C=p=〈k〉/N<l，这说明大规模的稀疏ER随机图没有高聚集性。
假设ER随机图的平均度<k>不变，则对于充分大的N，ER随机图的度分布可用Poission分布来表示：
当N趋于无穷大时，公式最后的近似等式是精确成立的。可以看出，虽然ER随机网络具有小世界特征，但其没有高聚集性且度分布也与大多数实际网络不一致，因而也不适合作为实际网络模型。
2.2.8.2 WS小世界模型
规则的最近邻耦合网络具有高聚集性，但没有小世界特征。ER随机图虽然具有小世界特征，但不具备高聚集性。它们都不能再现真实网络的一些重要特征。作为从完全规则网络向完全随机网络的过渡，Watts和Strogatz于1998年引入一个小世界网络模型，称为WS小世界模型。对大量现实网络拓扑特征的研究表明，网络节点的度分布并不均匀，而是呈幂律度分布形式。WS小世界网络虽然具有与实际网络特征相一致的平均路径长度和聚集系数，但是它和ER随机网络一样，所有节点的度都近似相等。因此，WS小世界模型也不能完全用于描述现实网络。
2.2.8.3 BA无标度网络模型
规则网络所有的节点具有相同的度，其度分布为Delta分布，它是单个尖峰；随机网络的度分布近似为Poisson分布；WS小世界网络的度分布与随机网络类似。近几年的大量研究表明，许多网络的度分布可以用幂律形式P（k）∝ k-γ来描述。幂律分布也称为无标度（Scale-free）分布，具有幂律度分布的网络即为无标度网络。幂律分布函数的无标度性质：考虑一个概率分布函数g（x），若对任意给定的常数m，存在常数n使得函数g（x）满足如下“无标度条件”：
g（mx）=ng（x）
假定g（1）g'（1）≠0，那么有：
这说明幂律分布函数是唯一满足上述无标度条件的概率分布函数。
无标度网络概念是20世纪与21世纪之交由Barabasi和Albert（1999）提出的，现在文献上通常将无标度网络基本模型称为BA模型。他们首先从动态、增长的观点研究了复杂网络具有幂律度分布的形成机理。
BA模型的算法描述如下：
（1）初始：开始给定n0个节点；
（2）增长：在每个时间步重复增加一个新节点和m（m≤n0）条新连线；
（3）择优：新节点按照择优概率：
选择旧节点i与之边线，其中ki是旧节点i的度数。BA无标度网络的平均路径长度：
这说明该网络具有小世界特性，但是BA网络与ER随机网络类似，当网络规模充分大时，其不具有明显的聚类特征。BA网络的度分布函数为：
这表明BA网络的度分布函数可由幂指数为3的幂律函数近似描述。描述网络度分布的方法一种是直接画出，即直方图；另一种是绘制累积度分布函数：
表示度不小于k的节点的概率分布。若分布为幂律分布，即P（k）∝k-γ，那么累积度分布函数符合幂指数为γ-1的幂律：
幂律分布在对数坐标系中对应于一条直线。
2.2.9 核心—边缘理论
核心—边缘理论是一种关于空间结构演变的理论，试图解释一个区域如何由互不联系的孤立发展变成彼此联系的不平衡发展，再由极不平衡的发展变为相互联系的平衡发展过程。核心—边缘理论由美国的城市与区域规划学家弗里德曼于1966年在《区域发展政策》一书中正式提出，他利用熊彼特的创新思想建立了空间极化理论，认为发展是一个创新不连续累积的过程，城市的核心区是社会经济活动的集聚区，它一方面从边缘区吸收生产要素产生大量革新，因而具有较高的创新变革能力；另一方面又通过各种途径把这一革新向其边缘区扩散，在发展中核心区处于支配地位，外围区依附于核心区，共同组成一个相互联系完整的空间系统，但表现为不平衡的发展过程。随着空间系统的内部要素、信息交流的增加，外围区不断发展，核心区会通过供给系统、市场系统和行政系统等途径重新组织自己的外围区，从而新的核心区在外围区出现。这一理论对经济发展和空间结构变化都有很好的应用价值，常用于解释城乡关系、发达地区与落后地区关系、发达国家与发展中国家关系，因此，其对我国的区域发展也有很高的应用价值。
2.2.10 点—轴理论
点—轴理论最早由波兰经济学家萨伦巴和马利士提出，是增长极理论的进一步延伸。根据增长极理论，经济和产业发展的中心开始只在条件比较好、有区位优势的少数几个城市呈点状分布，随着经济的发展，中心城市数量不断增加，这些点城市间为进行各生产要素的交换，通过建立交通运输路线、通信设施线路、水电供应路线等方式把点连成线，由此形成点轴系统。点轴系统一旦形成，随着人口、产业等要素的流动，轴线便从一开始只为中心城市服务转而向轴的两侧扩散，由此，点—轴模式是一种由发达的中心城市通过轴线向周边不发达城市纵深发展的过程，是增长极模式的一种扩展。
我国经济地理学家陆大道（1995）在《区域发展及其空间结构》一书中初步提出了“点—轴系统”理论，并提出了我国国土开发和经济发展的“T”字形结构，即将海峡地带和长江沿岸作为我国第一级发展轴线的空间战略。“点—轴系统”理论认为整个区域是在轴线之间城市通过轴线有效联系整体带动发展起来的，轴线上的点城市并非孤立地发挥作用。
2.2.11 区域分工与合作理论
绝对优势理论、比较优势理论、要素禀赋理论和竞争优势理论作为区域发展的四大优势理论，为区域内各城市之间的合作、区域一体化提供了理论依据。
2.2.11.1 绝对优势理论
绝对优势理论源于英国古典经济学家亚当·斯密（Adam smith）的代表作《国富论》，实际上是比较优势的一种特例。斯密从降低成本、地域分工的角度阐述了每个国家或地区都有自己的有利生产条件或生产成本小于其他国家的优势产品，在市场经济中，由于利益的驱动，各国主观上都会认为可以通过分工和交换为自己的经济主体带来更高的效率和利益。具体表现为：每个国家都会通过分工，分别专业化地生产自己的优势产品，从客观上降低了生产成本，提高了生产效率，增加了整个社会财富。正是因为在此过程中，国家之间进行了区域分工，使得该国的生产成本往往比其他国家低，由此绝对优势理论也被称为绝对成本理论或地域分工说。事实上，这也是我国区域分工合作发展的理论基础。
2.2.11.2 比较优势理论
绝对优势理论阐述了每个国家在具有绝对优势的前提下的分工问题，但是并未对一个国家没有任何生产条件或产品具有绝对优势的条件下是否还能进行国际分工作出分析。为此，在斯密绝对优势理论的基础上，另一位英国古典经济学家大卫·李嘉图（David Ricardo）提出了比较优势理论，在他1817年出版的《政治经济学及赋税原理》一书中作出了详尽的解释，从而解决了这个问题。他认为国际贸易中起作用的是比较利益，而非绝对利益。也就是说，当一个国家所有的生产条件或产品都具有绝对优势，而另一个国家都具有绝对劣势时，还可以参与国际分工，因为无论一个国家或地区的技术水平有多高，生产条件有多好，产品成本有多低，都会存在相对的优势条件，具有绝对优势的国家只需生产具有相对优势的产品，而处于绝对劣势的国家可以生产劣势相对小的产品，也就是说，在优中取最优者，劣中取劣小者生产。因此，可以认为比较优势就是同质产品在不同地区的机会成本差异，而其产生根源是劳动生产率的差异。分工是在相对优势下进行的，因此，也称该理论为相对优势理论。
2.2.11.3 要素禀赋理论
瑞典的经济学家赫克歇尔（Eli F. Heckscher）和俄林（Bertil Ohlin）在比较优势理论的基础上提出了要素禀赋理论，试图解释造成不同地区在生产不同产品上的比较成本差别的原因。该理论是建立在不同地区的生产函数完全相同的前提下的，比较成本的差异便转向比较两个地区生产要素的差异上。在生产要素可替代的前提条件下，各地区应选择相对低廉的生产要素进行同产品的生产，也就是说，生产成本差异源于各地区生产要素禀赋的不同。也正是由于生产成本的差异造成了各地区同产品价格上的差异，由此产生了区域间的商品交换。要素禀赋理论表明各地区应生产那些密集使用本地区相对廉价、相对充裕要素的产品，通过区域分工实现区域间的合作。
2.2.11.4 竞争优势理论
竞争优势理论由哈佛大学商学院教授迈克尔·波特（Michael E. Porter）提出，他首先把比较优势理论的思想应用到企业竞争战略上，然后又把企业竞争优势的研究扩展到产业、国家、地区、城市的竞争优势研究中，从而提出了著名的国际竞争优势模型（又称钻石模型）。该理论认为，一个国家或地区的竞争优势主要源于四个关键因素：①要素条件；②需求条件；③相关与支持性产业；④企业战略、企业结构、同业竞争（Porter, 1990），两个外加条件机遇和政府作为决定竞争优势的保障。通过钻石模型解释了在四个要素构成的竞争优势动态体系中，内部每一个因素都会相互推动影响到其他因素，从而影响一个地区的竞争优势。当然，最具竞争优势的一般是这四个要素环境都比较好的行业或地区，在竞争的同时，事件发生的偶然性（机遇）和政府的干预两个因素也不可忽视。
2.2.12 政府与市场关系论
根据经济学相关理论，政府和市场是构成现代市场经济的两个重要体系，它们是现代市场经济体系的“两只手”。政府是市场经济中“看得见的手”，它对资源的配置主要通过行政手段进行宏观调控，对市场经济生活有很大的影响。市场是一只“看不见的手”，它主要通过供求、价格以及竞争来配置资源。显然，政府和市场配置资源的机制、手段不同。市场通过价格机制来调节生产，通过竞争机制优胜劣汰，从而能实现合理、有序的生产消费，最大化地利用各种资源，市场决定资源的配置是市场经济的基本价值规律。“新四化”是社会经济发展的不可分割的重要系统，政府和市场同样对其产生重要影响。市场机制只有在信息完全的情况下才是有效率的，然而现实世界信息是不完全的，市场机制会发生失灵，信息化的发展则能有效促进信息的流动交换，大大缓解市场机制失灵的出现。
就“新四化”而言，循环累积因果论和政府—市场关系对其作用并非孤立的，二者是紧密联系的。在市场力的作用下，某个子系统的累积增长会对其他系统产生扩散效应和回流效应。一方面，扩散效应会使该子系统的发展对其他系统的发展产生积极的促进作用；另一方面，回流效应会使其他子系统的资金、技术等有利条件回流到该系统。扩散效应和回流效应往往是不对等的，这取决于该系统在市场力作用下的发展速度，结果导致弱者更弱、强者更强，进而引起系统之间差距越来越大。因此，要想达到各个子系统协调发展，不能单纯依靠市场机制，还需要政府部门的监督与调控。
2.2.13 区域一体化思想
在经济全球化背景下，发达国家之间、发展中国家之间、发达国家与发展中国家的合作促进了区域一体化的进程。从微观发展的角度来看，区域一体化的推动促进了区域内及区域间要素成本的降低、技术的进步和生产效率的改善；通过相互协作增强竞争力，提升产业发展层次，促进了产业结构的调整。从宏观发展的角度来看，区域一体化的推进在一定程度上消除了行政壁垒，通过政府配合打破了市场的行政分割和地方保护主义，促进了区域基础设施一体化、市场一体化和产业的一体化发展；通过区域之间的协调发展，促进了区域的分工与合作；通过辐射作用、外溢作用，促进了区域空间发展结构的调整。在此背景下，我国的区域一体化已经取得了一定成效，长三角、珠三角、环渤海城市群的发展已成为我国区域一体化的典范，中原经济区、皖江经济区、成渝经济区等的建立也推动了中西部地区的发展。目前，值得考虑的是，如何把区域一体化的思想应用于我国的“四化”发展中，以进一步推动全国的“四化”同步发展。